Принцип работы ксерокопировальных аппаратов
Технология метода "Ксерокс" при использовании однослойных фоторецепторов классической электрофотографии может быть представлена шестью основными этапами:
Рисунок 5 - Схема этапов получения изображения в классической электрофотографии
1. Фоточувствительный слой фоторецептора - посредника равномерно заряжается по всей поверхности высоким электрическим потенциалом, который в темноте некоторое время существенно не изменяется.
2. Фоточувствительный слой посредника экспонируется путем наложения на него изображения оригинала, например с помощью оптической системы. Электрические заряды с поверхности носителя записи стекают в местах действия света за счет увеличения электропроводности и остаются в местах, где освещение отсутствует. В результате образуется скрытое электростатическое изображение - потенциальный рельеф.
3. Поверхность неэкспонированной части носителя записи покрывается красящим порошком - проявителем, который притягивается к ней, так как заряд порошка противоположен заряду поверхности посредника. В результате изображение на фоторецепторе - посреднике проявляется.
4. При контакте поверхности посредника с материалом копии порошок переходит на копию, так как поверхность материала копии заряжается таким же по знаку, что и посредник, но большим зарядом. В результате изображение копируется.
5. Для повторного использования поверхность посредника очищается от остатков порошка.
6. Одновременно с этапом 5 проводится закрепление изображения на копии.
Посредник может иметь любую форму поверхности, на которую наносится тонкий
электрофотографический слой фотопроводника толщиной до 100 мкм, например ленты (ленточные посредники), пластины (плоские посредники), однако чаще всего для этого применяются вращающиеся цилиндры (ротационные цилиндрические посредники). В качестве материала для основы посредника может быть использован практически любой материал.
На рисунке 5 схематично изображены процессы всех шести описанных выше этапов метода «ксерокс». Помещенные в кружки цифры на рисунке соответствуют позициям в описании этапов, приведенных выше. Этап 1 условно показывает процесс зарядки поверхности фоторецептора положительными зарядами, которые условно изображены над его поверхностью знаками «+». На этапе 2 заряженная поверхность фоторецептора экспонируется. Для этого изображение освещенного оригинала с помощью оптической системы (ОС) совмещается с поверхностью фоторецептора. В местах воздействия света, соответствующих светлым участкам оригинала, заряды в электрофотографическом слое стекают, а в неосвещенных местах - сохраняются. Этап 3 соответствует процессу проявления, где отрицательно заряженные частицы красящего порошка - тонера притягиваются к поверхности фоторецептора в местах, где на ней сохранился положительный заряд (на неосвещенных участках). На этапе 4 проводится копирование - перенос «порошкового» изображения на материал копии, обычно бумагу, поступающую из лотка. В момент копирования, для облегчения процесса переноса порошка, бумага заряжается по поверхности положительным зарядом. После копирования изображения фоторецептор и бумага разъединяются, и этапы 5 и 6 проводятся одновременно. На этапе 5 поверхность фоторецептора очищается от остатков порошка, который накапливается в изображенной на рисунке ёмкости, после чего фоторецептор готов к новому использованию (этапу 1).
На рисунке 5 показана принципиальная схема, где плоский фоторецептор – посредник движется по кругу, что равнозначно применению цилиндрического фоторецептора - посредника, обычно используемого в ксерокопировальной аппаратуре. Этап 6 соответствует стадии закрепления изображения на бумаге, например путем оплавления порошка под действием температуры, после чего бумажная копия передается потребителю.
Обоснование выбора варианта конструкции
Эпоха глобального революционных изменений в области высоких технологий в последнее десятилетие глубоко затронуло также и сферу оргтехники. Аналоговые копиры вытесняются цифровыми как более лучшими по качеству. Для разработки компоновки исходя из требований технического задания, из рассмотренных мною аппаратов, я выбрала наиболее подходящую конструкцию апарата Canon FC – 220, как основу для компановки узла - катридж. Считаю, что это будет наиболее функциональный метод решения поставленных задач.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Требуется рассчитать угловую скорость барабана и линейную скорость движения бумаги.
Время получения одной копии можно рассчитать по формуле:
, с
Зная производительность аппарата p (15 копий в минуту), можем рассчитать время получения одной копии:
с
Время в течении которого печатается оригинал найдем по формуле
, с
, с
Линейную скорость движения бумаги можно рассчитать по формуле:
, мм/с,
где l – размер (длина) формата получаемой копии в мм.
Зная размеры формата получаемой копии (А4), найдем линейную скорость движения бумаги:
мм/с
Угловая скорость барабана рассчитывается по формуле:
, рад/с,
где R – радиус барабана в мм.
Задав радиус барабана R = 37 мм, найдем его угловую скорость:
рад/с = 229,7 град/с
Количество оборотов барабана рассчитывается по формуле:
Найдем количество оборотов барабана:
Таким образом, требуемое значение числа оборотов барабана должно составлять – 4 оборотов.
Новую угловую скорость можно рассчитать по формуле:
, рад/с
Также находим новую линейную скорость по формуле:
,мм/c
Зная значение требуемого числа оборотов барабана, находим новую линейную и угловую скорость:
, рад/с
,мм/c
Число оборотов зубчатого колеса равно числу оборотов барабана:
Зная количество оборотов барабана, принимаем nЗК = 1,27.
Диаметр делительной окружности можно найти по формуле:
,
где m – модуль;
z - число зубьев.
Выбираем диаметр делительной окружности d = 39 мм и модуль m = 0,5. Тогда высчитаем число зубьев барабана z:
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
В данном разделе рассматривается технология изготовления электрофотографического фоторецептора (барабана).
Общие сведения
Электрофотографические цилиндры нашли наиболее широкое применение в ксерокопировальной аппаратуре. В нашей стране электрографические цилиндры производились согласно ГОСТ 22210 -.. "Цилиндры электрографические. Технические условия" и классифицировались по типам, маркам, ширине рабочей зоны и диаметрам. Так, выделяли два типа цилиндров: тип Н - с нормальным электростатическим контрастом (для изготовления копий на бумаге) и тип с повышенным электростатическим контрастом (для изготовления копий на бумажной кальке). Различают марки 30П, 20П, 10П и 3П, в названиях которых обозначены верхние пределы количества освещенности (соответственно 30; 20; 10 и 3 лк · с) и положительная электризация. Эти условные обозначения введены в сокращенные названия электрографических цилиндров, например ЦЭК 20П Н 300/195, и расшифровываются как цилиндр электрографический для средств копирования с верхним пределом освещения при экспозиции 20 лк · с , имеющий нормальный электростатический контраст и ширину зоны копирования 300 мм при диаметре цилиндра 195 мм.
Как указывалось выше, срок службы барабана определяется многими факторами, среди которых можно выделить: материал фотопроводникового слоя (с покрытием); технологию изготовления барабана; диаметр барабана; соблюдение условий эксплуатации (окружающая среда, бумага, расходные материалы); автоматическое слежение за состоянием барабана и подстройка параметров аппарата под характеристики изнашиваемого барабана. Диаметры современных электрографических цилиндров уменьшены до 30-40 мм, а их тиражеустойчивость доходит до 600 тыс. копий.